【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字式信號通信 ： 信號數(shù)據(jù)可用于表示任何信息，如符號、文字、語音、圖像等，從表現(xiàn)形式上可歸 結(jié)為兩類：模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別可根據(jù)幅度取什是否離散來確定。 模擬信號指幅度的取值是連續(xù)的（幅值可由無限個數(shù)值表示）。時間上連續(xù)的模擬信號連續(xù)變化的圖像（電視、傳真）信號等，如圖 11（ a）所示。時間上離散的模擬信號是一種抽樣信號，如圖 11（ b）所示，它是對圖 11（ a）的模擬信號每隔時間 T 抽樣一次所得到的信號，雖然其波形在時間上是不連續(xù)的，但其幅度取值是連續(xù)的，所以仍是模擬信號，稱之為脈沖幅度調(diào)制（ PAM，簡稱脈幅調(diào)制）信號。 數(shù) 字信號指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。二進制碼就是一種數(shù)字信號。二進制碼受噪聲的影響小，易于有 數(shù)字電路 進行處理，所以得到了廣泛的應(yīng)用。 數(shù)字信號的優(yōu)點： 、無噪聲積累。在模擬通信中，為了提高信噪比，需要在信號傳輸過程中及時對衰減的傳輸信號進行放大，信號在傳輸過程中不可避免地疊加上的噪聲也被同時放大。隨著傳輸距離的增加，噪聲累積越來越多，以致使傳輸質(zhì)量嚴 重惡化。對于數(shù)字通信，由于數(shù)字信號的幅值為有限個離散值 (通常取兩個幅值 )，在傳輸過程中雖然也受到噪聲的干擾，但當(dāng)信噪比惡化到一定數(shù)字式多路語言通信系統(tǒng)設(shè)計 4 程度時，即在適當(dāng)?shù)木嚯x采用判決再生的方法，再生成沒有噪聲干擾的和原發(fā)送端一樣的數(shù)字信號，所以可實現(xiàn)長距離高質(zhì)量的傳輸。 。信息傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄栽絹碓街匾瑪?shù)字通信的加密處理的比模擬通信容易得多，以話音信號為例，經(jīng)過數(shù)字變換后的信號可用簡單的數(shù)字邏輯運算進行加密、解密處理。 、處理和交換。數(shù)字通信的信號形式和計算機所用信號一致，都是二進制代碼，因此便于 與計算機聯(lián)網(wǎng)，也便于用計算機對數(shù)字信號進行存儲、處理和交換，可使通信網(wǎng)的管理、維護實現(xiàn)自動化、智能化。 、微型化。數(shù)字通信采用時分多路復(fù)用，不需要體積較大的濾波器。設(shè)備中大部分電路是數(shù)字電路，可用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，因此體積小、功耗低。 以上介紹可知，數(shù)字通信具有很多優(yōu)點，所以各國都在積極發(fā)展數(shù)字通信。近年來，我國數(shù)字通信得到迅速發(fā)展，正朝著高速化、智能化、寬帶化和綜合化方向邁進。 通訊方式簡介 隨著當(dāng)今數(shù)字通信的優(yōu)點越來越顯著，數(shù)字通信已在社會得到廣泛的使用，同時 通信方式也變得多種多樣。經(jīng)小組研討比較，最終本次設(shè)計決定采用串口通信方式在本系統(tǒng)上進行數(shù)字通信。 串口通信的選擇 串口是計算機上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議（不要與 通用串行總線 Universal SerialBus 或者USB 混淆）。大多數(shù)計算機包含兩個基于 RS232 的串口。串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的 通信接口 ；很多 GPIB 兼容的設(shè)備也帶有 RS232 口。同時， 串口通信 協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。 串口通信的概念：串口按位（ bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離通信。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過 20 米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達 1200 米。 串口通信實現(xiàn)設(shè)計 本系統(tǒng)串口通信使用 3 根線完成：（ 1）地線 GND，（ 2）發(fā)送 TX0，（ 3）接收 RX0.。由于串口通信 是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)將接收端與發(fā)送端短接在一起，故可實現(xiàn)總線式自發(fā)自收。 串口通信參數(shù)：串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。 a，波特率：衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。例如 300 波特表 示每秒鐘發(fā)送 300 個 bit。當(dāng)我們提到時鐘周期時，就是指波特率，例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時鐘是 4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為 4800Hz。通常電話線的波特率為 14400，28800 和 36600。波特率可以遠遠大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 GPIB 設(shè)備的通信。 b，數(shù)據(jù)位：衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8位的，標準的值是 7 和 8 位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標準的 ASCII 碼是 0～信息與控制工程學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計說明書 5 127（ 7 位）。擴展的 ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準 ASCII 碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始 /停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。 c，停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 1， 和 2 位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止 位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。 設(shè)計系統(tǒng)時出于簡潔方便的設(shè)計理念，并未采用奇偶校驗位。不過后期需要可以補充加入奇偶校驗位。 數(shù)字式多路語言通信系統(tǒng)設(shè)計 6 第 2 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計方案 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 本系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)清晰，所有部分均可獨立模塊化制作，所用硬件簡單常用，可靠性高，可實際投入生產(chǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖 21。 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 輸出放大電路設(shè)計 放大電路的方案論證 由于放大電路種類繁多，性能各不相同，故在本次設(shè)計中放大電路提出了兩種方案： 方案 1：運用 NE5532 運放芯片搭建運放電路。 NE5532 是高性能低噪聲雙運算放大器（雙運放）集成電路。與很多標準運放相似，但它具有更好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動能力及相當(dāng)高的小信號帶寬，電源電壓范圍大等特點。因此很適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備、儀器、控制電路及電話通道放大器。用作音頻放大時音色溫暖，保真度高，在上世紀九十年代初的音響界被發(fā)燒友們譽為“運放之皇”，至今仍是很多音響發(fā)燒友手中必備的運放之一。 NE5532 主要特性如表 21： 信息與控制工程學(xué)院專業(yè)綜合設(shè)計說明書 7 表 21 NE5532 特性 參數(shù) 數(shù)值 通道數(shù) 2 推薦電源電壓 (V) 177。 515 增益帶寬 (MHz) 10 功率帶寬 (KHz) 140 轉(zhuǎn)換速率 (V/us) 9 輸入失調(diào)電壓 (mV) 5 (Max) 輸入噪聲電壓 (nV/Hz) 5 共模抑制比 (dB) 70 (Min) 靜態(tài)電流 (mA) 8 NE5532 常用放大電路： 圖 22 NE5532 放大電路圖 方案 2：運用 LM386 芯片搭建放大電路。 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。 LM386 主要特性如下： 靜態(tài)功耗低，約為 4mA，可用于電池供電；工作電壓范圍寬， 412V or 518V；外圍元件少；電壓增益可調(diào)， 20200；失真度低。 數(shù)字式多路語言通信系統(tǒng)設(shè)計 8 結(jié)合本次設(shè)計需要，經(jīng)多次實踐比較， LM386 更適合 DA 還原后的低電流小功率放大，且放大效果更好。故本次設(shè)計采用 LM386 運放芯片搭建運放電路。 LM386 實際設(shè)計 由于 DA 輸出最大電流為 2mA，若用其他運放來搭建大多對電壓放大效果名顯，卻對本設(shè)計的微小電流放大不明顯，利用 LM386 搭建輸出放大電路可對小電流明顯放大，并且達到外圍器件簡單 ，小信號放大效果好等顯著優(yōu)點。 盡管 LM386 的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷